АвтоЗвук #10 Понятия.Кроссоверы — бортжурнал Лада 2108 Проект ArhStyle 1998 года на DRIVE2
Мне кажется, было бы неправильно углублятся в автозвук без фундаментальных знаний. Кому это неинтересно могут просто проигнорировать эту запись и некоторые другие т.к. все эти записи пишутся для тех кто действительно заинтересован)))
Примеры будут приводиться для условных динамиков импедансом в 4 Ом каждый и частотой разделения в 4000 Hz. В качестве калькулятора использовал зарубежный сетевой ресурс, достаточно интересный ресурс, кто немного знает английский — рекомендую)
Кроссоверы— это устройства в звуковых системах, которые создают нужные рабочие частотные диапазоны для динамиков. Динамики сконструированы таким образом, чтобы работать в определенном частотном диапазоне. Они не приемлют частоты, не входящие в эти рамки. Если на высокочастотный динамик (твитер) подать низкую частоту, то звуковая картина испортится, а если сигнал еще и мощный, то твитер «сгорит». Высокочастотные динамики должны работать только с высокими частотами, а низкочастотные динамики должны получить от общего звукового сигнала только низкочастотный диапазон. Оставшаяся средняя полоса достается среднечастотным динамикам (мидвуферы). Следовательно, задача кроссоверов заключается в разделении звукового сигнала на нужные (оптимальные) частотные полосы для соответствующих типов динамиков.
Проще говоря, кроссовер — это пара электрических фильтров. Допустим, кроссовер имеет частоту среза равную 1000 Гц. Это означает, что один из его фильтров срезает все частоты ниже 1000 Гц и пропускает только частоты выше 1000 Гц. Такой фильтр называют high-pass фильтром. Другой фильтр, пропускающий частоты ниже 1000 Гц называется low-pass.
Точка пересечения двух кривых есть частота среза кроссовера равная 1000 Гц. В трехполосных кроссоверах присутствует еще и среднечастотный фильтр (band-pass), который пропускает только средний диапазон частот (приблизительно от 600 Гц до 5000 Гц.) На рисунке изображена частотная характеристика трехполосного кроссовера.
Порядок чувствительности — это отношение интенсивности выходного сигнала (dB) кроссовера к частоте входного сигнала при условии, что интенсивность входного сигнала постоянна. Обычно чувствительность (крутизну среза) характеризуют как отношение dB/octave. В силу многих математических причин чувствительность кроссоверов всегда кратна 6 децибелам на октаву (6 dB/octave). Кроссовер первого порядка имеет чувствительность 6 dB/octave. Кроссовер второго порядка имеет чувствительность 12 dB/octave, третьего порядка — 18 dB/octave, и чувствительность кроссоверов четвертого порядка равна 24 dB на октаву.
Рассмотрим low-pass фильтр третьего порядка с частотой среза равной 100 Гц. Как уже говорилось выше, этот кроссовер пропустит только частоты ниже 100 Гц, а частоты выше 100 Гц срежет. Срезание частот будет происходить следующим образом: все частоты выше 100 Гц будут терять на выходе из фильтра свою интенсивность кратно 18 dB в зависимости от октавы, в которую они входят. То есть, частота в 200 Гц (первая октава выше частоты среза) потеряет свою интенсивность на 18 Дб, интенсивность частоты в 400 Гц (вторая октава) упадет 36 Гц, а третья октава (800 Гц) ослабеет на 54 Дб. И так далее, все последующие октавы будут ослабевать кратно 18 Дб. Менее чувствительный low-pass фильтр первого порядка с частотой среза в 100 Гц будет делать тоже самое, только ненужные октавы будут ослабевать не на 18 Дб, а на 6 Дб.
Конденсаторы – это самые простые кроссоверы для поканального включения. Мидбасы подключаем к одной паре каналов напрямую, а твитеры – к другой паре каналов через конденсаторы. В большинстве случаев их емкости составляют порядка 3–5 мкФ.
Кроссоверы первого порядка — это простейший пассивный кроссовер, который состоит из одного конденсатора, и одной катушки индуктивности. Конденсатор работает как high-pass фильтр для защиты твитера от ненужных низких и средних частот. Катушка используется как low-pass фильтр. Чувствительность кроссоверов первого порядка низкая — всего 6 Дб на октаву. Положительная черта этих кроссоверов -отсутствие фазового сдвига между твитером и другим динамиком.
Кроссоверы второго порядка. Их также называют кроссоверами Баттерворта, по имени создателяматематической модели этих кроссоверов. Конструктивно они состоят из одного конденсатора и катушки на твитере и одного конденсатора и катушки на низкочастотном динамике. Они обладают более высокой чувствительностью, равной 12 Дб на октаву, но дают фазовый сдвиг в 180 градусов, что означает несинхронный ход мембран твитера и другого динамика. Для устранения этой проблемы небходимо поменять полярность подключения проводов на твитере.
Кроссоверы третьего порядка. У таких кроссоверов на твитере ставится одна катушка и два конденсатора, тогда как на динамике низкой частоты наоборот. Чувствительность таких кроссоверов равна 18 Дб на октаву, и они имеют хорошие фазовые характеристики при любой полярности. Негативная черта кроссоверов III-го порядка — неприемлемость использования временных задержек для устранения проблем, связанных с динамиками не излучающими на одной и той же вертикальной плоскости.
Кроссоверы четвертого порядка. Кроссоверы Баттерворта четвертого порядка имеют высокую чувствительность равную 24 дБ на октаву, что резко уменьшает взаимовлияние динамиков в области разделения частот. Сдвиг по фазе составляет 360 градусов, что фактически означает его отсутствие. Однако величина фазового сдвига в данном случае непостоянна и может привести к неустойчивой работе кроссовера. Эти кроссоверы практически не применяются на практике.
Оптимизировать конструкцию кроссовера четвертого порядка удалось Линквицу и Рили. Данный кроссовер состоит из двух последовательно соединенных кроссоверов Баттерворта второго порядка для твитера, и тоже самое для басового динамика. Чувствительность их также равна 24 дБ на октаву, однако уровень выходного сигнала на каждом фильтре меньше на 6 дБ, чем уровень выходного сигнала кроссовера. Кроссовер Линквица-Рили не имет фазовых сдвигов и позволяет проводить временную коррекцию для динамиков, не работающих в одной физической плоскости. Эти кроссоверы по сравнению с другими конструкциями дают самые лучшие акустические характеристики.
Конструирование пассивных кроссоверов
Как говорилось выше, пассивный кроссовер состоит из конденсаторов и катушек индуктивности. Для того, чтобы собрать пассивный кроссовер первого порядка необходимо иметь один конденсатор и одну катушку индуктивности. Конденсатор устанавливается последовательно на твитер (high-pass filter), а катушка последовательно на вуфер (low-pass filter). Номинальные значения индуктивности для катушки ((H — микрогенри) и емкости ((F — микрофарады) приводятся в таблице в зависимости от желаемой частоты среза кроссовера и сопротивления динамиков.
К примеру, подберем емкость и индуктивность для кроссовера с частотой среза 4000 Гц при сопротивлении динамиков 4 Ом. Из вышеприведенной таблицы находим, что емкость конденсатора первого порядка должна быть равной 10 мФ, а индуктивность катушки 0.2 мГ.
Для определения номинальных значений компонентов для кроссовера второго порядка (12 дБ/октава) необходимо значения из этой же таблицы для конденсатора умножить на коэффициент равный 0.7, а значение для катушки индуктивности умножить на коэффициент 1.414. Надо помнить, что для кроссовера второго порядка необходимо два конденсатора и две катушки индуктивности. Составим кроссовер второго порядка для частоты среза 4000 Гц. Для определения значений для обоих конденсаторов умножаем значение из таблицы 10 мФ на коэффициент 0.7 и получим 7мФ. Далее, значение индуктивности 0.2 мГ умножим на коэффицент 1.414 и получим значение индуктивности для каждой катушки 0.28 мГ. Один из этих конденсаторов устанавливается последовательно на твитер, а второй параллельно на вуфер. Одна катушка параллельно на твитер, а вторая последовательно на вуфер.
Пассивные и активные кроссоверы
Отличие между эти двумя типами кроссоверов очень простое. Активный кроссовер требует подвода питания извне, а пассивный — нет. В силу этого активный кроссовер занимает место в звуковой системе до усилителя, обрабатывая звуковой сигнал с предусилителя головного устройства (допустим, автомагнитолы). Далее, после активного кроссовера устанавливаются два или три усилителя мощности. Один усилитель в этом случае не ставится, так как нет смысла разделенные активным кроссовером сигналы сводить в усилителе в единый сигнал. Разделенные сигналы надо усиливать по отдельности. Как видим, активные кроссоверы применяются в дорогих звуковых системах высокого качества.
Пассивные кроссоверы в основном применяются для обработки сигнала твитеров и среднечастотных динамиков. Для низкочастотных динамиков эти кроссоверы применять можно, однако резко возрастает требование в качеству конденсаторов и катушек индуктивности, что приводит к их удорожанию и увеличению в размерах. Пассивные кроссоверы плохо переносят перегрузки. Пиковые интенсивности сигнала, поступающие от усилителя, могут менять частоту среза фильтров. Кроме того, перегруженный фильтр ослабляет звуковой сигнал (damping). Поэтому при выборе пассивных кроссоверов обращайте внимание на их способность выдерживать пиковые нагрузки, создаваемые усилителем.
Активные (или электронные) кроссоверы представляют из себя множество активных фильтров, которыми можно управлять и легко изменять частоту среза любого канала. Порядок чувствительности активных кроссоверов может быть любым, от 6 Дб до 72 Дб на октаву (и выше).В основном активные кроссоверы для автомобильных аудиосистем имеют чувствительность 24 Дб на октаву. При такой чувствительности обмен частотами между динамиками практически исключен. Звуковая картина получается очень качественной. Единственный недостаток активных кроссоверов, — это их дороговизна по сравнению с пассивными.
Фазовый сдвиг
Теперь поговорим о фазовых сдвигах, которые могут возникать в звуковых системах, использующих кроссоверы. Фазовый сдвиг — это неизбежное явление, являющееся следствием конструктивных особенностей high-pass, low-pass и band-pass фильтров.
Фаза — это временная связь двух сигналов. Измеряется фаза в градусах от 0 до 360. Если два одинаковых динамика излучают звуковые волны в противоположной фазе (фазовый сдвиг 180 градусов), то происходит ослабление звука. Проблема устраняется изменением полярности на одном из динамиков .
Когда акустическая система состоит их разных динамиков, работающих в различных частотных диапазонах (твитер и мидвуфер), то устранение фазового сдвига не всегда решается простой сменой «+» на «-«. Длина волны от твитера короче, чем от мидвуфера. Поэтому фронт высокочастотной волны может достигнуть слушателя позже (или раньше) фронта среднечастотной (или низкочастотной) волны. Эта временная задержка является следствием фазового сдвига. Оптимизировать звуковую картину в данном случае можно путем физического выравнивания двух динамиков относительно друг друга в вертикальной плоскости до момента улучшения звуковой картины. К примеру, при частоте волны 1000 Гц временная задержка в одну милисекунду устраняется сдвигом динамиков друг относительно друга на 30 см.
Настройка активного кроссовера
Самое важное в настройке кроссовера — это правильный выбор частоты среза. Если мы имеем трехполосный активный кроссовер, то значит перед нами стоит задача в определении двух точек (частот) среза. Первая точка определяет частоту среза для сабвуфера (low-pass) и начало среднечастотного диапазона для мидвуфера (high-pass). Вторая точка определяет частоту окончания среднего диапазона (low-pass) и отправную частоту высокочастотного диапазона для твитера (high-pass). Самое главное, при установке частот среза кроссовера помнить о частотных характеристиках динамика и не в коем случае не нагружать динамик частотами, которые не входят в его рабочий диапазон.
К примеру, если сабвуфер немного гремит или издает гул (неприятный резонанс корпуса автомобиля) значит он перегружен нежелательными для него средними частотами (выше 100 Гц). Перенесите частоту среза (low-pass) на отметку 75 Гц и/или установите, если возможно, чувствительность на 18 Дб или 24 Дб на октаву. Напомним, что увеличение порядка чувствительности кроссовера (величина dB/octave) более качественно срезает ненужные частоты, не давая им просачиваться через фильтр. Порядок чувствительности high-pass фильтров для мидвуфера можно оставить на 12 Дб/октава (для «мягких» среднечастотных динамиков). Подобная настройка активного кроссовера называется асимметричной.
В этой таблице приведены начальные величины частот среза для различных типов динамиков при настройке активных кроссоверов.
Думаю немного здесь тех, кто дочитал))) Но если суть поняли уже хорошо, кому этого мало стоит почитать статью про кроссовере на сайте «АвтоЗвук». У них есть замечательная рубрика «Вспомнить всё»)
www.drive2.ru
Кроссовер для акустики — что это такое и для чего предназначен
При установке современной стереосистемы в автомобиль владелец должен правильно подобрать кроссовер. Выбор этот достаточно прост, если знать и понимать, что это и для чего предназначено, а также в составе какой системы данное устройство будет работать. Итак, давайте разберемся, что такое кроссовер для акустики.
Характеристика, предназначение
Кроссовер – это специальное оборудование в комплекте акустической системы, главная функция которого заключается в подготовке нужного диапазона частот для каждого динамика. Как известно, любая акустическая система разработана под конкретный диапазон рабочих частот. Выход сигнала, подающегося на колонку, за границы диапазона может привести к искажению звука. 
Так, если подать на динамик слишком низкую для него частоту, тогда звуковая картина получится искаженной. Если частота будет слишком высокой, то владелец системы сможет столкнуться не только с искаженным звуком, но и с выходом из строя высокочастотного динамка. Последний попросту не сможет выдержать такой режим работы.
В обычных условиях функция высокочастотных динамиков – воспроизведение звуков только на высоких частотах. Низкочастотные акустические системы работают отдельно. Иногда устанавливаются даже в разных местах салона. То же самое касается и звуков средней частоты. Они подаются только на динамик, выдающий средние частоты.
Поэтому для качественного воспроизведения музыкальных треков в автомобиле необходимо выделять определенные частоты и подавать их строго на конкретные динамики. Для этого и нужен кроссовер для акустики.
Как устроен
Конструкция устройства достаточно проста. Это два частотных фильтра, работающих по следующему принципу. Так, когда частота разделения составляет 1000 Гц, один из двух фильтров станет выделять частоты, которые ниже данного показателя. Второй же фильтр будет работать с полосой частот выше отметки. Фильтры имеют свои названия. Лоу-пасс предназначен для работы с низкими частотами до 1000 Гц. Хай-пасс будет обрабатывать только частоту, находящуюся в диапазоне выше 1000 Гц. 
По такому принципу функционируют двухполосные устройства. Однако на современном рынке есть и трехполосный кроссовер. Главное отличие здесь – это еще один фильтр, способный обрабатывать средние частоты в диапазоне от 600 до 1000 Гц.
Больше каналов фильтрации звуковой частоты и подача их на соответствующие этим частотам динамики ведет к более качественному звуку в салоне автомобиля.
Технические особенности кроссоверов
Большинство современных приборов представляют собой катушки индуктивности и конденсаторы. В зависимости от числа и качества изготовления этих элементов формируется стоимость изделия.
Зачем в кроссовер для акустики входит конденсатор и катушка? Это наиболее простые реактивные детали. Они без особых затрат способны обрабатывать различные звуковые частоты. 
Конденсатор может выделить и обработать высокую частоту, в то время как катушка индуктивности работает с низкими частотами. Производители грамотно используют эти свойства и изготавливают конструктивно простые, но достаточно эффективные устройства.
Число реактивных деталей влияет на разрядность фильтров: 1 – используется один элемент, 2 – два элемента. В зависимости от числа реактивных деталей, а также схемы кроссовера система фильтрует по-разному те частоты, которые не подходят для конкретных каналов. Можно предположить: чем больше в схеме будет реактивных элементов, тем лучше кроссоверы акустических систем будут фильтровать сигнал. Схемы фильтрации имеют определенную характеристику. Это так называемая «крутизна спада». Другими словами, это чувствительность. В зависимости от уровня «крутизны спада», всю представленную на рынке продукцию может разделить на модели первого, второго, третьего и четвертого класса.
Активное и пассивное оборудование
Пассивный кроссовер для акустики – это наиболее распространенное решение. Его часто можно встретить на современном рынке. Как видно из названия, для работы этому прибору не нужно дополнительное питание. Поэтому владельцу автомобиля будет гораздо быстрее и проще выполнить монтаж звуковой аппаратуры. Недостаток этой группы устройств в том, что простота не всегда является гарантией качества.
За счет пассивной схемы система берет часть энергии для обеспечения работы фильтра. В это же время реактивные детали меняют фазовый сдвиг. Естественно, это далеко не самый серьезный недостаток. Однако не получится максимально тонко выполнить частотную коррекцию. 
Такого недостатка не имеет активный кроссовер. Дело в том, что несмотря на более сложную конструкцию, поток аудиочастот в них фильтруется гораздо лучше. За счет наличия в схеме не только нескольких катушек и конденсаторов, но и полупроводников, разработчики создают качественные устройства с более компактными размерами. Активный кроссовер редко встречается в виде отдельного модуля. Однако в любом усилителе имеются такие активные фильтры.
Как настроить устройство правильно?
Для того чтобы получить максимально качественный звук в автомобиле, необходимо правильно подобрать частоту, при которой все лишнее будет срезаться. В случае с активным прибором, рассчитанным на три полосы, нужно найти две точки среза. Первая обозначит грань в диапазоне между низкими и средними частотами. Вторая – это разница между средней и высокой частотой.
Как правильно рассчитать своими руками?
Расчет кроссовера для акустики – это важный процесс. Еще ни один производитель не смог изготовить идеальную акустическую систему, которая бы могла качественно воспроизводить звук в разном диапазоне. Для низких частот используют сабвуферы. Для средних применяются среднечастотные динамики. Но когда весь этот комплекс начнет звучать, то может возникнуть определенная путаница. Вот для чего нужен кроссовер в акустике – чтобы на конкретную акустическую систему шел сигнал только определенной частоты. 
Для получения двухполюсной системы или любой другой к первому каналу усилителя подключают устройство, делящее сигнал. Это и есть фильтр. В комплекте с акустическими системами уже есть пассивные кроссоверы, изготовленные и рассчитанные производителями.
Но как же быть, если нужно разделять звук на частоты по другому принципу? Вручную ничего считать не придется – в наше высокотехнологичное время даже для самых простых операций существует ПО. Вот и для этих расчетов существует программа, например Crossover Elements Calculator.
Первым делом в программу вводят показатель сопротивления динамиков НЧ и ВЧ, который зачастую составляет 4 Ома. Далее вводят частоту, которую прибор должен разделять. Тут же вводят и порядок кроссовера. Затем нажимают на кнопку и ждут, пока программа выдаст результат. В результате она выдаст схему, где будут указаны нужные конденсаторы и катушки под введенные параметры.
Особенности выбора
Рынок предлагает большой выбор устройств, которые различаются по качеству, стоимости, конкретным производителям. Выбрать кроссовер для акустики непросто – нельзя просто взять и купить то, что понравилось. Выбор делают под определенные акустические системы. 
Представим, что у вас сабвуфер выдает низкую частоту в диапазоне от 18 до 200 Гц, среднечастотный динамик воспроизводит частоты от 200 до 1000 Гц, а высокочастотный – от 1000 до 16 000 Гц. При этом усилитель не имеет встроенного фильтра и воспроизводит частоты в диапазоне от 18 до 20 000 Гц. В данном конкретном случае нужен трехполосный кроссовер, способный реализовывать фильтрацию в этих диапазонах.
Также при выборе обращают внимание на число полос. Еще один важный параметр – диапазон частот. Обязательно следует учитывать пропускную способность. Многоуровневые устройства, обладающие высокой чувствительностью, способны значительно улучшить качество звука.
Заключение
Итак, мы выяснили, что собой представляет кроссовер и какие функции он выполняет. Как видите, это достаточно важный элемент в акустической системе автомобиля.
fb.ru
Самодельные кроссоверы для акустики: для чего предназначены
Самодельный кроссовер для акустики
Самодельные кроссоверы для акустики нужны для разделения частотных диапазонов динамиков. Они выравнивают эти самые диапазоны по громкости звучания.
Самодельный кроссовер для акустики изготовить не так уж и сложно, если знать некоторые секреты.
Что такое кроссовер и с чем его едят
Схемы кроссоверов для акустики
Для начала узнаем, а зачем нужен кроссовер?
Это специальное устройство, предназначенное для разделения ауди частот. Кроссоверы как бы убирают ненужные частоты, фильтруют их.
Как подключить кроссовер к акустике
К примеру, существуют такие динамики(см.Как выбрать динамики для автомагнитолы своими силами), как пищалки. Если бы не было кроссоверов, то на пищалки бы подавались все частоты, полный их пакет, вместе с НЧ и СЧ. Понятно, что это в итоге отрицательно скажется на детальности музыки.
ВЧ динамики, каковыми являются пищалки, не способны воспроизводить низкие и средние звуки и присутствие несвойственных частот станет в этом случае опасной проблемой.
Схема кроссовера для акустики
Виды кроссоверов
Кроссоверы принято разделять на активные и пассивные, а также на однополосные, двухполосные и т.д.
Пассивный кроссовер, его плюсы и минусы
Итак:
- Пассивный кроссовер фильтрует сигнал своими конденсаторами, резисторами и катушками. В результате именно этого и выявляется первый недостаток таких кроссоверов – потеря мощности.
Кроссоверы акустических систем
Акустический кроссовер
- Пассивные кроссоверы продаются отдельными блоками или в комплекте с акустикой, обычно двухполосной или более.
- Среди недостатков пассивных кроссоверов можно выделить ограниченную пиковую нагрузку, что влечет за собой скорый выход из строя.
Пассивный цифровой кроссовер
Активный кроссовер, его плюсы и минусы
Итак:
- Используется активный кроссовер перед усилителем. Поэтому использование одного усилителя в данном случае просто невозможно.
В случае с активным кроссовером каждый динамик, будь то пищалка или НЧ динамик, используют отдельный канал усилителя.
Активный кроссовер
- Преимуществом активного кроссовера можно назвать то, что в отличие от пассивного, он дает возможность точной настройки срезов. Именно этот фактор и определяет в большей части стоимость такого кроссовера, который дороже своего оппонента.
Кроссовер однополосный
Кроссовер двухполосный
- Предназначен для двухполосной акустики, состоящей из твитера и мидбаса.
Кроссовер трехполосный
- Предназначен для трехполосной акустики, состоящей из твитера, СЧ-динамика и мидбаса.
Самодельные кроссоверы
Случается, что став обладателем дорогой автомобильной акустики, владелец обнаруживает, что в комплекте нет кроссоверов. Понятно, что без них обойтись будет невозможно, так как ВЧ динамики могут просто напросто сгореть.
Что делать? Ответ до смешного прост – изготовить их своими руками.
Инструменты
Для начала вооружимся необходимыми инструментами:
- Хорошим и удобным паяльником.
- Специальным прибором, измеряющим индуктивность.
- Клеем «Момент».
- Хлорным железом.
- Фольгированным стеклотекстолитом.
- Термоусадочной трубкой.
- Силиконовым герметиком.
Пошаговая инструкция
Начинаем процесс изготовления.
Схема кроссовера
Итак:
- В первую очередь, надо тщательнейшим образом изучить теххарактеристики купленных динамиков. Особое внимание рекомендуется уделить низким частотам пищалок, а также уровню характеристической чувствительности НЧ и ВЧ динамиков.
- Затем нужно подобрать правильную электрическую схему, подразумевающую подключение кроссовера.
Схема кроссовера
Примечание. По мнению специалистов желательно отдать предпочтение фильтрам 2-ого порядка, ведь в тесном салоне авто наблюдается сильный подъем частотной характеристики на средне-высоких частотах.
- Надо помнить, что ВЧ-динамики, которые подключаются через фильтр 1-ого порядка, сильно подчеркивают шипение, а НЧ-динамики чрезмерно выделяют яркие звуки. В итоге, складываясь вместе, получится кавардак, в котором будет много яркого и шипящего звучания.
Примечание. При этом, чем шире салон авто, тем удастся более минимизировать эти недостатки.
Катушка индуктивности
Катушки индуктивности в кроссовере
Итак:
- Наматываем катушки индуктивности для динамиков. Отметим, что делая это для НЧ-динамика, лучше пользоваться медной проволокой, имеющей диаметр 1 мм и изолированной специальным лаком.
Совет. При изготовлении катушек рекомендуется пользоваться ферритовыми сердечниками. Это даст возможность получить меньшие габариты и вес, а также сократить расход недешевой медной проволоки. Кроме того, удастся уменьшить также активное сопротивление катушки.
- Получившуюся индуктивность рекомендуется контролировать с помощью уникального прибора для измерения.
Совет. При наматывании проволоки крайне желательно делать виток и витку, а затем фиксировать клеем. Это даст возможность избежать проблем, с которыми часто сталкиваются новички.
Делаем печатную плату
Итак:
- Пришло самое время начертить плату на бумаге. Делать это нужно, исходя из размеров получившихся катушек и резисторов.
- Чертим плату и переносим ее на лист специального материала.
Примечание. В качестве такого материала неплохо было бы выбрать фольгированный стеклотекстолит.
- Сверлим сразу отверстия под электроды будущих деталей и проводов. Обязательно протравливаем плату. Это нужно сделать следующим образом: полуготовую плату поместить в раствор хлорного железа.
Сборка
- Платы нашего будущего кроссовера собираем согласно схеме установки.
Кроссовер, собранный по стандартной схеме
Примечание. Катушки индуктивности и конденсаторы тщательно клеим к плате. Рекомендуется использовать хороший клей, такой как «Момент». Хорошая фиксация позволит самодельному разделителю длительное время работать безотказно в условиях вибрации и тряски.
Соединяем акустические провода
Итак:
- Соединяем акустические провода, используя обычный паяльник. В работе нужно быть крайне внимательным и не перепутать выходы для НЧ и ВЧ-динамика. Обратить внимание нужно и на полярность.
- Клей пригодится и здесь. Нужно залить «Моментом» провода, которые припаяли, что предохранит опять же от вибраций и возможных переломов.
Подключение
Итак:
- Проводим пробное подключение и убеждаемся в том, что сигнал подается на каждый динамик с соответствующего выхода самодельного кроссовера.
- Если это необходимо, то можно включить и резистор сопротивлением 4 Ом перед ВЧ-фильтром.
Примечание. Помним, что чувствительность ВЧ-динамиков на несколько децибел превышает чувствительность динамика, воспроизводящего низкие частоты – в итоге, пищалки играют громче НЧ-динамика.
Кроссовер акустический автомобильный
Готовый своими руками кроссовер обтягиваем термоусадочной трубкой, соблюдая нужные размеры. Заливаем края обязательно силиконом, чтобы внутрь кроссовера не попала влага или пыль.
Представленная инструкция поможет изготовить самодельный кроссовер для акустики без особых проблем. В процессе операции рекомендуется изучить дополнительно фото и видео – материалы.
Что касается цены на расходные материалы, то она зависит от количества катушек и выходов под динамики. Немаловажное значение имеет и материал, который используется.
avtozvuk-info.ru
Расчет кроссовера для акустики: делаем своими руками
Расчет кроссовера для акустики75
Расчет кроссовера для акустики, как известно, очень важная операция. На свете не существует идеальных акустических систем, способных воспроизводить частотный диапазон полностью.
И тогда на помощь приходят отдельные участки спектра динамиков. К примеру, если надо воспроизводить НЧ, применяют сабвуфер, а чтобы воспроизвести ВЧ, устанавливают мидбасы.
Когда все эти динамики вместе взятые начинают играть, то может произойти путаница перед поступлением на тот или иной излучатель. По этой причине и необходим бывает активный или пассивный кроссовер для акустики.
В этой статье мы узнаем, для чего нужен расчет фильтра, рассмотрим пассивные кроссоверы, узнаем как они строятся на катушках индуктивности и конденсаторах.
Расчет кроссовера
Кроссоверы для акустики авто самодельные
Чтобы подключить 2-полосную(см.Акустическая двухполосная система и ее преимущества) или другую акустику с большим количеством полос к 1 каналу усилителя или ГУ, нужно некое отдельное устройство, разделяющее сигнал. При этом оно должно выделять для каждой полосы свои частоты. Именно такие устройства и называются фильтрами или кроссоверами.
Примечание. В комплекте с компонентной акустикой, как правило, уже идет пассивный кроссовер. Его готовил производитель и он рассчитан уже изначально.
Но что делать, если нужно разделить частоты по иной схеме (к примеру, если комплект акустики собран из отдельных компонентов)?
В этом случае речь идет о расчете кроссовера.Отметим сразу, что рассчитать кроссовер совершенно не сложно и даже можно самостоятельно изготовить его.
Кроссоверы для акустики на авто Пионер профессиональные
Ниже приводится инструкция о том, как рассчитать кроссовер:
- Скачиваем специальную программу. Это может быть Crossover Elements Calculator на компьютер;
Специальная программа для расчета кроссовера Crossover Elements Calculator
- Вводим сопротивления низкочастотного и высокочастотного динамиков. Сопротивление – это номинальное значение сопротивления акустики, выражаемое в Ом. Как правило, средним значением является 4 Ом;
- Вводим частоту раздела кроссовера. Здесь полезно будет знать, что частоту надо вводить в Гц, но ни в коем случае не в кГц.
Примечание. Если кроссовер второго порядка, то надо еще ввести тип кроссовера.
- Получить ожидаемый результат можно, нажав на кнопку расчета.
Кроме того, надо знать следующее:
- Емкость конденсаторов, а вернее их значение вводится в Фарадах;
- Индуктивность рассчитывается в Генри (mH).
Схема расчета фильтра выглядит примерно так:
Как рассчитать фильтр
Фильтры разного порядка
Чтобы ясно понимать схему расчета кроссовера(см.Самодельные кроссоверы для акустики и их предназначение), нужно понимать разницу между фильтрами разного порядка. Об этом и пойдет речь ниже.
Примечание. Существуют несколько порядков кроссовера. В данном случае порядок означает параметр кроссовера, который характеризует его способность ослаблять не нужные частотные сигналы.
Первый порядок
Схема 2-х полосного кроссовера этого порядка выглядит следующим образом:
2-полосный кроссовер 1-го порядка
По схеме видно, что ФНЧ или фильтр низких частот построен на катушке индуктивности, а фильтр высоких частот – на конденсаторе.
Примечание. Такой выбор компонентов не случаен, так как сопротивление катушки индуктивности повышается прямо пропорционально увеличению частоты. А вот что касается конденсатора, то здесь обратно пропорционально. Получается, что такая катушка отлично пропускает НЧ, а конденсатор отвечает за пропуск ВЧ. Все просто и оригинально.
Фильтр частот по схеме 1-го порядка
Следует также знать, что кроссоверы первого порядка, а вернее их номинал, зависит от выбранной частоты разделения и величины сопротивления колонки. Проектируя ФНЧ, надо в первую очередь обратить внимание на частоту среза НЧ и СЧ динамиков(см.Как выбрать динамики для автомагнитолы своими силами).
А вот проектируя ФВЧ, надо аналогичным образом поступить уже с ВЧ.
Пассивный кроссовер
Что такое в акустике кроссовер
Наиболее доступной на сегодня считается именно пассивная фильтрация, так как она сравнительно проста в реализации. С другой стороны, не все так просто.
Речь идет о следующих недостатках:
- Согласовать параметры и значение фильтров с характеристиками излучателей колонок очень сложная штука;
- В процессе эксплуатации может наблюдаться нестабильность параметров акустической системы. К примеру, если повысится сопротивление звуковой катушки при нагреве. В связи с этим значительно ухудшится достигнутое в процессе разработки согласование;
- Фильтр, обладая внутренним сопротивлением, забирает некоторую часть выходной мощности усилителя. Одновременно с этим ухудшается демпфирование, а это сказывается на качестве звучания и четкости передачи нижнего регистра.
Что такое кроссовер в акустике
Как известно, на сегодняшний день самыми распространенными акустическими системами считаются 2-х компонентные варианты.
В них фильтр разделяет звуковой сигнал на два диапазона:
- Первый диапазон предназначается исключительно для низких и средних частот. В данном случае используется кроссовер для нижних частот или ФНЧ;
- Второй диапазон предназначен для ВЧ. Здесь уже используется другой фильтр ФВЧ.
Примечание. Вариантов реализации фильтра может быть несколько, но он все должно отвечать определенным канонам.
Ниже приводится список требований, которым обязательно должен соответствовать кроссовер:
- Фильтр не должен оказывать влияния на частотный спектр и волну выходящего аудиосигнала;
- Должен создавать для усилителя, независимую от частоты нагрузку активного характера;
- Должен суметь обеспечивать вместе с акустическими системами формирование диаграммы направленности. Это должно быть реализовано так, чтобы до слушателя доходило максимум излучения.
Кроссовер АС очень важен
Из статьи мы узнали, как проводится расчет кроссовера акустических систем своими руками. В процессе работ будет полезно также изучить схемы, посмотреть видео обзор и фото – материалы.
Если научиться самостоятельно рассчитывать фильтр, платить за услуги специалистам не придется. Таким образом, цена операции сводится к минимуму, ведь надо только приложить немного терпения и уделить некоторое время изучению.
avtozvuk-info.ru
Фильтр для сабвуфера своими руками
Психоакустика (наука, изучающая звук и его влияние на человека) установила, что человеческое ухо способно воспринимать звуковые колебания в диапазоне от 16 до 20000 Гц. При том, что диапазон 16-20 Гц (низкие частоты), воспринимается уже не самим ухом, а органами осязания.
Многие меломаны сталкиваются с тем, что большинство поставляемых акустических систем не удовлетворяет их потребности в полной мере. Всегда находятся мелкие недоработки, неприятные нюансы и т.п., которые побуждают собирать колонки с усилителями своими руками.
Еще одна категория людей, которые предпочитают делать звуковое оборудование самостоятельно – автовладельцы. Сборка и запуск мощной акустической системы в машине – непростое и весьма дорогостоящее мероприятие.
Возможны и другие причины сборки сабвуфера (профессиональный интерес, хобби и т.п).
Сабвуфер (от англ. «subwoofer») – низкочастотный динамик, который может воспроизводить звуковые колебания в диапазоне 5-200 Гц (в зависимости от типа конструкции и модели). Может быть пассивным (использует выходной сигнал с отдельного усилителя) или активным (оснащается встроенным усилителем сигнала).
Низкие частоты (басы) в свою очередь можно разделить на три основные подвида:
- Верхние (англ. UpperBass) – от 80 до 150-200 Гц.
- Средние (англ. MidBass / мидбасы) – от 40 до 80 Гц.
- Глубокие или подбасы (англ. SubBass) – все что ниже 40 Гц.
Функции и принцип работы фильтров для сабвуфера
Фильтры частот применяются как для работы активных сабвуферов, так и пассивных.
Преимущества активных низкочастотных динамиков заключается в следующем:
- Активный усилитель сабвуфера не нагружает дополнительно акустическую систему (так как питается отдельно).
- Входной сигнал может фильтроваться (исключаются посторонние шумы от воспроизведения высоких частот, работа устройства концентрируется только на том диапазоне, в котором динамик обеспечивает наилучшее качество передачи колебаний).
- Усилитель при правильном подходе к конструкции может гибко настраиваться.
- Исходный спектр частот можно разделить на несколько каналов, с которыми можно уже работать по-отдельности – низкие частоты (на сабвуфер), средние, высокие, а иногда и сверхвысокие частоты.
Виды фильтров для низких частот (НЧ)
По реализации
- Аналоговые схемы.
- Цифровые устройства.
- Программные фильтры.
По типу
- Активный фильтр для сабвуфера (так называемый кроссовер, обязательный атрибут любого активного фильтра – дополнительный источник питания)
- Пассивный фильтр (такой фильтр для пассивного сабвуфера лишь отсеивает необходимые низкие часты в заданном диапазоне, не усиливая сигнала)
По крутизне спада
- Первого порядка (6 дБ/октав.)
- Второго порядка (12 дБ/октав.)
- Третьего порядка (18 дБ/октав.)
- Четвертого порядка (24 дБ/октав.)
Основные характеристики фильтров:
- Полоса пропускания (диапазон пропускаемых частот).
- Полоса задерживания (диапазон существенного подавления сигнала).
- Частота среза (переход между полосами пропускания и задерживания происходит. нелинейно. Частота, на которой пропускаемый сигнал ослабляется на 3 дБ, называется частотой среза).
Дополнительные параметры оценки фильтров акустических сигналов:
- Крутизна спада АХЧ (Амплитудно-Частотная Характеристика сигнала).
- Неравномерность в полосе пропускания.
- Резонансная частота.
- Добротность.
Линейные фильтры электронных сигналов различаются между собой по типу кривых (зависимости показателей) АЧХ.
Разновидности таких фильтров чаще всего называются по фамилиям ученых, выявившим эти закономерности:
- Фильтр Баттерворта (гладкая АЧХ в полосе пропускания),
- Фильтр Бесселя (характерна гладкая групповая задержка),
- Фильтр Чебышёва (крутой спад АЧХ),
- Эллиптический фильтр (пульсации АЧХ в полосах пропускания и подавления),
- И другие.
Простейший НЧ фильтр для сабвуфера второго порядка выглядит следующим образом: последовательно подключенная к динамику индуктивность (катушка) и параллельно – емкость (конденсатор). Это так называемый LC-фильтр (L — обозначение индуктивности на электрических схемах, а C – емкости).
Принцип работы заключается в следующем:
- Сопротивление индуктивности прямо пропорционально частоте и поэтому катушка пропускает низкие частоты и задерживает высокие (чем выше частота, тем выше сопротивление индуктивности).
- Сопротивление емкости обратно пропорционально частоте сигнала и поэтому высокочастотные колебания затухают на входе динамика.
Такой тип фильтров – пассивный. Более сложные в реализации – активные фильтры.
Как сделать простой фильтр для сабвуфера своими руками
Как и было сказано выше, самые простые в конструкции – пассивные фильтры. Они имеют в составе всего несколько элементов (количество зависит от требуемого порядка фильтра).
Собрать свой собственный фильтр НЧ можно по готовым схемам в сети или по индивидуальным параметрам после подробных расчетов требуемых характеристик (для удобства можно найти специальные калькуляторы для фильтров разных порядков, с помощью которых можно быстро рассчитать параметры составляющих элементов – катушек, емкостей и т.п.).
Для активных фильтров (кроссоверов) можно использовать специализированное программное обеспечение, например, такое как «Crossover Elements Calculator».
В некоторых случаях при проектировании схемы может понадобиться фильтр-сумматор.
Здесь оба канала звука (стерео), например, после выхода с усилителя и т.п., необходимо сначала отфильтровать (оставить только НЧ), а потом объединить в один с помощью сумматора (так как сабвуфер чаще устанавливается всего один). Или наоборот, сначала суммировать, а затем отфильтровать НЧ.
В качестве примера возьмем простейший пассивный НЧ фильтр второго порядка.
Если сопротивление динамика будет 4 Ом, предполагаемая частота среза – 150 Гц, то для типа фильтрации по Баттерворту нужны будут:
- L (индуктивность) = 6.003 mH
- С (емкость) = 187.5 µF
Если конденсатор можно подобрать под требуемый параметр из готовых или собрать блок из нескольких параллельно соединенных, то катушку лучше всего намотать своими руками. Для этого необходимо предварительно рассчитать параметры индукции с помощью тех же готовых калькуляторов.
Так, что получения катушки с индуктивностью 6 мГн, из обмоточного медного провода диаметром 1 мм, понадобится стержень диаметром 1 см и длиной 6 см. На выходе получится бобина из 1002 витков. Проволока длиной 84 метра будет уложена в 17 слоев. Итоговые габариты – диам. 44 мм, длина – 6 см.
Катушка и конденсатор подключаются к динамику по схеме, обозначенной выше, и мы получаем сабвуфер с пассивным НЧ фильтром.
Вконтакте
Google+
ЗАПИСИ ПО ТЕМЕ
filteru.ru
Ликбез от What Hi-Fi: Сабвуферы. Кроссовер • LFE • Фаза
Сабвуфер – это АС большого размера, которая обычно продается отдельно; у нее один или несколько драйверов, специально приспособленных для излучения низкочастотных звуков, которые не под силу маленьким динамикам обычных колонок. Большинство современных активных моделей оснащены встроенными усилителями; их нужно подключать и к выходу аудиотракта, и к сети. Но встречаются и пассивные сабвуферы; им требуется внешний усилитель.
Для воспроизведения самых низких частот нужно уметь быстро и точно перемещать большие объемы воздуха. Звук должен быть не только громким и глубоким; хороший сабвуфер обязан точно прописывать каждую ноту, выдавая НЧ наиболее подходящим для музыки (или фильма) образом.
Не совсем. Каждый аспект конструкции жилища влияет на характер воспроизведения НЧ; сабвуфер по-разному будет реагировать на капитальную внешнюю стену и гипсокартонную внутреннюю переборку – во втором случае ему придется прилагать больше усилий. Установка в углу может сделать бас «жирным» и неконтролируемым; в общем случае ее лучше избегать, но если у вас маленький и слабый сабвуфер и большая комната, то дополнительное отражение звука от стен пойдет ему впрок. Подробнее – во врезке.
Как его подключить?
Для большинства сабвуферов вам понадобится один длинный кабель с RCA-разъемом: подключите его к выходу предусилителя AV-ресивера и входному разъему LFE (канала низкочастотных эффектов) сабвуфера. Некоторые модели оснащены стереовходами для правого и левого каналов; они обычно подключаются к соответствующим выходам предусилителя Hi-Fi-усилителя. Не часто, но встречаются сабвуферы с высокоуровневым подключением, как у АС: вам придется либо протянуть акустический кабель к сабвуферу и оттуда – к колонкам, либо использовать для соединения сабвуфера и усилителя второй комплект кабелей.
А для чего все эти регуляторы?
Большинство моделей оснащены тремя регуляторами. Первый отвечает за громкость (иногда говорят «коэффициент усиления»), и самая частая ошибка – установить его на максимум. Начните с положения «на 11 часов», включите хорошо знакомую музыку и прибавляйте мощность, пока НЧ не станут слишком навязчивыми; затем немного вернитесь назад.
Второй регулятор – для кроссовера. Если ваш AV-ресивер оснащен системой автокалибровки, установите этот регулятор у сабвуфера на максимум (если есть кнопка отключения кроссовера, нажмите ее). Для интегрированного усилителя или старой модели AV-ресивера вам придется поискать в паспорте данные об АХЧ колонок, а именно – частотный диапазон в герцах. Меньшее число говорит о самом низком звуке, на который способны ваши АС; установите кроссовер сабвуфера на значение чуть выше этой цифры.
И, наконец, регулировка фазы. В идеале диффузоры динамиков в колонках и сабвуфере должны двигаться вперед и назад синхронно; на практике этого удается добиться редко, из-за чего уровень НЧ резко падает. Попробуйте исправить ситуацию. Выключите усилитель и поменяйте местами положительные и отрицательные разъемы АС, чтобы они оказались не в фазе. Включите усилитель, сабвуфер и поставьте хорошо знакомую музыку с мощными НЧ. Займите удобное для прослушивания место и попросите друга покрутить регулятор фазы, пока басов не станет меньше. Отметьте это положение, выключите все и восстановите полярность АС.
Искусство сильных басов
Чтобы получить идеальные НЧ, найдите «узловую точку» комнаты с лучшим сочетанием конструкционных и акустических параметров. Для этого вначале поставьте сабвуфер там, где собираетесь чаще всего сидеть, подключите его к усилителю, отсоединив остальные АС, и включите. Затем поставьте музыку с сильной и плотной партией бас-гитары и пройдите вдоль границ комнаты, вслушиваясь в басы. Вы услышите «подъем» звука в некоторых точках и «спад» в других; постарайтесь установить сабвуфер в одной из таких точек подъема.
Три основных типа сабвуферов
Излучающие вниз, фазоинверторные
- За: Обильные НЧ даже у недорогих и скромно оснащенных моделей; менее чувствительны к акустике комнаты – но покрытие пола имеет значение.
- Против: На большой мощности воздух громко пыхтит, проходя через порт фазоинвертора; скорость, подвижность и ударная сила уступают соперникам.
Излучающие вперед, закрытые
- За: Скорость и ударная сила обычно выше, чем у моделей первого типа; приличная глубина НЧ.
- Против: Динамику приходится тяжко, особенно в больших комнатах. Размер, мощность и качество драйвера решают проблему, но одновременно повышают цену.
«Пуш-пулльные», закрытые
- За: Экзотическая конструкция с двумя динамиками объединяет достоинства обоих подходов: глубина, скорость и ударная сила. Порта нет, так что нет и его шума.
- Против: Сложен в разработке (два динамика и более высокая мощность) и потому дорог.
www.dgl.ru
Самодельный кроссовер на СЧ/ВЧ — Сообщество «Автозвук» на DRIVE2
Всем привет!
Ситуация такая, в гараже валялись 3 пары динамиков:
-Штатный вуфер Bose (от Mazda cx-7)
-СЧ Ivolga CS-2.5 mid
-ВЧ Vibe BlackAir V1
характеристики данных динамиков можно найти в инете, кроме конечно же вуфера босе, о них видимо знают только в самой компании))) но предположительно динамик на 100 Вт(?) с импедансом 4 ом(100%).
И из сего добра решил я слепить фронт .
СЧ+ВЧ в стойки лобового стекла, вуфер на своё место в двери. Вуферы питаются от 3 и 4 каналов 4-х канального усилителя Soundstream rub 4.500, 1 и 2 каналы питают соответственно сч+вч.
Вуферы режу Low pass фильтром на частоте 800 Гц (диапазон 50-800 Гц), а сч+вч режу на этой же частоте только уже high pass фильтром (диапазон 800-…Гц), а вот чтоб разделить между собой СЧ и ВЧ динамик решил сделать самодельный кроссовер 2 порядка с частотой среза в 3500 Гц.
Именно такие частоты срезов были выбраны после прочтения кучи литературы и практики …
Собственно сама схема, возможно не все линии видно((
Итак начнем…
Для начала необходимо определить сопротивление динамиков Z на частоте раздела в 3500 Гц. Для примера рассмотрим расчет для ВЧ динамика Vibe…
Подвешиваем динамик(я повесил на люстру)))
На фото конечно же БОСЕ но принцип тот же.
и подключаем его через 100 омный 2 Вт резистор (советский по моему МЛТ)к усилителю звуковой частоты (использовал обычный встроенной усилитель 30 Вт-ных домашних динамиков). Подаем с компа через прогу генератора частоты синусоидальный сигнал 3500 Гц и меряем параметры…
Подключение резистора
Пример расчета динамика Vibe
Аналогично считаем СЧ динамик на той же частоте в 3500Гц.
Сопротивление динамика постоянному току Re меряем тупо мультиметром на клемах и получаем 3,4 ома.
Далее используем программу Speakershop Crossover Module от JBL и вводим рассчитанные параметры в раздел Loudspeakers parameters
Затем рассчитываем необходимые номиналы катушек и конденсаторов
резисторы в схеме я не использовал а регулировал потом гейном на усилителе.
Теперь переходим к изготовлению платы методом ЛУТ (можно найти в интернете)
переносим рисунок платы на заготовленный заранее стеклотекстолит
Раствор хлорного железа. Опускаем туда плату и сидя перед телевизором покачивая ванночку… травим)))
Получилась вот такая печатная плата. Далее лудим…
Припаиваем компоненты и получаем готовый кроссовер 2 порядка. Кстати катушки заказывал отдельно у частного мастера (по 2,5$ за штуку при нынешнем курсе)))
Устанавливаем в свободное место…и наслаждаемся хорошим звуком)))
Себестоимость данного изделия 220 грн или 10$ за штуку.
Будет приятно если кому-то будет полезна данная информация, ну а если что-то сделано не верно готов выслушать критику))))
Всем мира и добра!)
www.drive2.ru